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一、简答题

1． 测定绝热节流系数的焦耳——汤姆逊实验是如何进行的？如何球的绝热截留系数？

【答案】任意选定一种实际气体，使其通过装有多空塞的管道，令高压端的压力和温度稳定

在和相应

的

而在低压端，调节阀门开度，通过改变流量得到不同的压力

然后将这些点画

在

图上，得

到

并且得到

因

为

所有这些点画成一条曲线就是等焓线。改变初试压力和温度进行类似实验，即

可得到一系列的等焓线，图中等焓线上任一点的斜率

即为

2． 对于简单可压缩系，系统只与外界交换哪一种形式的功？可逆时这种功如何计算？

【答案】在简单可压缩系统中，系统只与外界交换膨胀功或压缩功。可逆时，这种功的计算式为

3． 试述孤立系统的熵増原理？什么是补偿过程？

【答案】孤立系熵增原理是指，膨胀系统总熵减少的过程都不可能发生，理想情况也只能实 现总熵不变。可逆实际上也是难以实现的，所以实际的过程总是朝着使系统总熵増大的方向进行。

补偿过程指，如果某一过程的进行会导致孤立系中各物体的熵同时减少或各有增减，但其总熵减小，则这种过程不可单独进行，除非外界的熵减过程作为补偿，使孤立系统熵增大，至少保持不变。

4． 什么是可逆过程？经历一个不可逆过程后，系统是否还能恢复原来的状态？为什么？

【答案】若系统在完成某一过程后，能够沿着该路径逆行而使系统及外界都回复到原来的状态，没有其他任何变化，则称此过程为可逆过程，否则则为不可逆过程。经历一个不可逆过程后，系统是能够恢复到原来的状态的。所谓不可逆过程，是指完成一个过程后，系统和外界不可能同时恢复到原来的状态，所以只有系统本身恢复到原来的状态是可能的，只是包括系统和外界在内的整个系统则一定不能恢复到原来的状态。

5．

迈耶公式是否适用于动力工程中应用的高压水蒸气？是否适用于地球大气中的水蒸气？

【答案】

因为迈耶公式

的推导中应用了理想气体的性质，所以迈耶公式一般适用

于理想气体，故不适用于动力工程中的高压水蒸气。

另外，地球大气压力较低，大气中的水蒸气的分压力更低一些，所以可将大气视为理想气体

混合物，故迈耶公式可以适用于大气中的水蒸气。

6． 明采用两级压缩，中间冷却压缩气体时，如要使总耗功最小，中间压力第二级压气体出口压力，而为第一级压气机的进口压力。

【答案】若两级压缩过程的多变指数为n ，则两级压缩工程中所消耗的功为：

若中间定压冷却充分，即可得：

则有：

其中为

求并令其为零，得：

此即表明当时，二级压缩所消耗的总功最小。

7． 采用两级活塞式压缩机将压力为0.1MPa 的空气压缩至2.5MPa , 中间压力为多少时耗功最小？

【答案】当两级的增压比相等时，耗功量达到最小值。最小值为：

8． 给出“热”和“功”的定义，并分析其异同。

【答案】热量是热力系和外界之间仅由于温度不同而通过边界传递的能量，功是热力系流通过边界而传递的能量，而全部效果可表现为举起重物。

相同点：二者均为过程量，都通过边界传递。

不同点：功是有规则的宏观运动能量的传递，在作功过程中往往伴随着能量形式的转化；热则是大量的微观粒子杂乱热运动的能量传递，传热过程中不出现能量形式变化，功转变成热是无条件的，而热转变成功是有条件的。

二、综合分析题

9． 1kg 氧气在某一定温过程中自

的恒温热源吸热500 KJ , 其压力由

其中

膨胀变化到

计算说明此过程是否可能实现。已知氧气的

【答案】解法一氧气与恒温热源构成一孤立系统，且氧气可视为理想气体，则有

可知

违反孤立系统熵増原理，不可能实现。

解法二氧气可视为理想气体；若此过程能实现，必须满足：氧气的温度不能超过500K ; 氧气得

现假设氧气变化过程中的温度为500K ，则

代入数据，得

若氧气定温过程的温度小于500K , 那么W 将更小，因此该过程不可能实现。

10．己知进入汽轮机水蒸气的

焓

kg 、流速

时对外界所作的功。若蒸汽流量为

【答案】由稳定流动能量方程式

据题意，

所以1kg 蒸汽所作功

每小时所作的功为

汽轮机的功率

流

速

求汽轮机的功率。

流出汽轮机时蒸汽的

焓

散热损失和位能差可略去不计。求1 kg 水蒸气流经汽轮机